Очікується, що нові суперсонячні елементи (перовскіт) прискорять енергетичний перехід Японії – стратегія Японії щодо сонячної енергетики разом із Sekisui Chemical – Зображення: Xpert.Digital
Енергетичні технології майбутнього: прорив Японії з перовскітними елементами
Передова сонячна енергетика: шлях Японії до енергетичного переходу
Японія робить значні кроки в розвитку технологій сонячної енергетики з розробкою перовскітних сонячних елементів (PSC), які мають потенціал докорінно змінити енергетичний ландшафт країни. Очікується, що ця інноваційна технологія не лише підтримає амбітні кліматичні цілі Японії, але й зменшить її залежність від викопного палива та ядерної енергетики. Завдяки своїм гнучким, легким та високоефективним властивостям, ці суперсонячні елементи можуть досягти потужності виробництва електроенергії, еквівалентної 20 ядерним реакторам, до 2040 року, що зробить вирішальний внесок в енергетичний перехід Японії.
Революційна перовскітна технологія
Перовскітні сонячні елементи принципово відрізняються від звичайних сонячних елементів і обіцяють революцію у використанні сонячної енергії. На відміну від традиційних кремнієвих сонячних панелей, PSC характеризуються високою адаптивністю, малою вагою та гнучкістю у виробництві. Ці властивості роблять їх особливо цінними для густонаселеної Японії, де звичайні сонячні панелі часто непрактичні через обмежений доступний простір.
Універсальність перовскітних сонячних елементів відкриває абсолютно нові можливості застосування. Завдяки своїй напівпрозорій та легкій конструкції їх можна встановлювати на стінах та вікнах будівель, на дахах автомобілів та на вуличних ліхтарях, що дозволяє використовувати ці поверхні для виробництва енергії. Ця гнучкість особливо важлива в містах з обмеженим простором, де максимізація виробництва енергії без необхідності додаткової землі є критично важливою.
Щодо ефективності, перовскітні сонячні елементи досягли вражаючого прогресу. З ефективністю 26,1 відсотка вони зараз нарівні з традиційними кремнієвими монокристалічними панелями, і цей показник продовжує зростати, хоча кремнієва технологія, схоже, досягла своїх меж. Можливість використання PSC у поєднанні з кремнієвими панелями є особливо перспективною, оскільки наразі вона дозволяє досягти ефективності понад 35 відсотків. Крім того, гнучкість PSC дозволяє розробляти гібридні системи, що поєднують енергію вітру та сонця, що може ще більше підвищити ефективність відновлюваних джерел енергії.
Підходить для цього:
Стратегічна перевага Японії завдяки виробництву йоду
Ключовим фактором, що зміцнює позиції Японії в розробці перовскітних сонячних елементів, є її роль як другого за величиною виробника йоду у світі. Йод є необхідним компонентом у виробництві перовскітних сонячних елементів. Ця перевага в ресурсах дозволяє Японії створити незалежний ланцюг поставок і пропонує перспективні можливості розвитку для вітчизняної промисловості. Використовуючи цей природний ресурс, Японія може створити значною мірою самодостатній виробничий ланцюг для виробництва величезної кількості необхідних перовскітних сонячних елементів.
Амбітний план Японії щодо сонячної енергетики
Уряд Японії представив амбітний план використання перовскітної технології. Країна має на меті встановити 20 гігават сонячних потужностей до 2040 фінансового року, що еквівалентно потужності приблизно 20 ядерних реакторів. Завдяки цій потужності Японія могла б не лише вивести з експлуатації свої діючі ядерні реактори, але й уникнути будівництва нових атомних електростанцій для задоволення майбутніх енергетичних потреб, оскільки електростанції на основі викопного палива поступово виводяться з експлуатації.
Ця ініціатива є частиною ширшого енергетичного плану. 13 березня 2025 року уряд Японії завершив розробку проекту фундаментальної енергетичної політики, спрямованої на збільшення частки відновлюваної енергії в електроенергетичному балансі до 50 відсотків до 2040 року для задоволення зростаючого попиту на електроенергію. Японія вже оновила свій енергетичний план у жовтні 2021 року, причому відновлювана енергетика стала основним бенефіціаром. Шостий «Стратегічний енергетичний план» вперше визначає мету зробити сонячну, вітрову та гідроенергетику, а також біомасу основними джерелами виробництва енергії в Японії з 2030 року, із запланованою часткою від 36 до 38 відсотків в енергетичному балансі.
Рушійна роль Sekisui Chemical
Ключовим гравцем у впровадженні сонячної стратегії Японії є Sekisui Chemical. За підтримки Банку розвитку Японії (DBJ) Sekisui на початку 2025 року заснувала нову компанію для розробки, виробництва та продажу перовскітних сонячних елементів за ліцензією Sekisui Chemical. Загальна вартість проекту оцінюється в понад 310 мільярдів єн (1,97 мільярда доларів), причому половина фінансування забезпечена державними грантами.
Компанія Sekisui планує поетапну інвестиційну стратегію, починаючи з 90 мільярдів єн на будівництво виробничої лінії потужністю 100 мегават до 2027 року, а потім виробничої лінії гігаватного класу до 2030 року. Для цього проекту компанія придбає та використовуватиме обладнання на заводі Sharp у Сакаї, на заході Японії. Мета полягає в тому, щоб досягти виробничої потужності 1 гігават на рік для нових елементів, переважно перовскітних сонячних елементів, до 2030 фінансового року.
Компанія вже визначила чіткі сфери застосування своєї технології: «Ми хочемо використовувати легкі та гнучкі властивості системи для просування її використання, особливо в державному секторі, наприклад, у спортивних залах, які служать центрами евакуації у разі стихійних лих», – заявила компанія. У довгостроковій перспективі Sekisui планує розширити свій бізнес, зменшуючи витрати за рахунок масового виробництва, одночасно збільшуючи попит, зосереджуючись на дахах та зовнішніх стінах заводів і складів у приватному секторі.
Інвестиції та виробничі плани
Компанія Sekisui Chemical планує до 2030 року створити виробничу потужність 1 гігават на рік для перовскітних сонячних елементів. Компанія інвестує в цей проєкт загалом близько 2 мільярдів доларів США, при цьому уряд Японії покриє половину витрат.
Першим кроком є будівництво виробничої лінії потужністю 100 мегават на рік з 2025 по 2027 рік. Для цього Sekisui Chemical інвестує 90 мільярдів єн (приблизно 570 мільйонів доларів США) та використовує частини колишнього заводу Sharp в Осаці.
Урядова підтримка та партнерство
Уряд Японії активно підтримує проєкт:
- Міністерство економіки надало Sekisui Chemical грант у рамках програми для розширення ланцюгів поставок для зеленої трансформації.
- Державний Банк розвитку Японії (DBJ) володіє 14% акцій новоствореної компанії Sekisui Solar Film, яка створить виробниче підприємство.
Технології та застосування
Компанія Sekisui Chemical спеціалізується на рулонному виробництві тонких, гнучких перовскітних сонячних елементів. Поточні властивості елементів:
- ККД: 15%
- Термін придатності: 10 років
- Ширина рулону: 30 сантиметрів
Майбутні цілі включають ККД 20% та термін служби 20 років. Легкі та гнучкі сонячні елементи спочатку будуть встановлені на дахах громадських будівель, таких як спортзали. Пізніше планується їх встановлення на дахах та стінах заводів і складів.
Довгострокові цілі
Уряд Японії прагне, щоб нові типи сонячних елементів виробляли приблизно 20 гігават електроенергії до 2040 року. Sekisui Chemical планує відіграти ключову роль у досягненні цієї урядової мети – налагодити виробництво гігаватного масштабу до 2030 року.
Прорив у перовскітних сонячних елементах: дешевші та довговічніші, ніж будь-коли раніше
Незважаючи на свій величезний потенціал, перовскітні сонячні елементи все ще стикаються з кількома перешкодами. Їхній значно обмежений термін служби порівняно з кремнієвими та висока початкова вартість є двома найбільшими проблемами для PSC. Однак технологія постійно вдосконалюється, і дослідники працюють над такими рішеннями, як покращена технологія пасивації та більш стабільні комбінації матеріалів.
Значного прориву було досягнуто у 2024 році, коли китайський виробник представив перші комерційні перовскітні елементи, розроблені для роботи протягом 12 років без втрати продуктивності, при цьому виробник запропонував десятирічну гарантію. Протягом 25-річного періоду очікується, що зниження продуктивності буде лінійним, а не раптовим, що покращить передбачуваність.
Також спостерігається позитивна тенденція щодо витрат. Прогнози передбачають, що витрати в Японії впадуть з нинішніх 20 єн (приблизно 12 євроцентів) до 10 єн (приблизно шість євроцентів) за ват до 2040 року. Це зниження витрат ще більше підвищить конкурентоспроможність технології та сприятиме її широкому впровадженню.
У Німеччині фізик Фелікс Ланг відкрив чудову властивість перовскітних напівпровідників: їхню здатність до самовідновлення. Це відкриття може значно подовжити термін служби перовскітних сонячних елементів і сприяти вдосконаленню сонячних елементів і рентгенівського обладнання, що може знайти застосування як на Землі, так і в космосі.
Сонячне відродження Японії
Японія колись була світовим лідером у виробництві сонячних панелей, але її частка ринку впала нижче одного відсотка через конкуренцію з боку китайських виробників. Завдяки технології PSC Японія прагне повернути собі сильніші позиції на світовому ринку. Це нагадує період після нафтової кризи 1973 року, коли державний та приватний сектори Японії співпрацювали в дослідженнях та розробках у сфері відновлюваної енергії, а її частка на світовому ринку сонячних панелей тимчасово перевищила 50%, перш ніж її обігнали китайські компанії з нижчими цінами.
З моменту ядерної катастрофи в Японії в березні 2011 року сектор сонячної енергетики країни швидко розвивався. Сьогодні виробництво сонячної енергії становить майже 10 відсотків від загального обсягу виробництва енергії, порівняно з лише 1,9 відсотка у 2014 році. Поточний енергетичний план має на меті збільшити цю частку до 36-38 відсотків до 2030 року, причому технологія ланцюга постачання електроенергії (PSC) відіграє ключову роль у перевищенні цих показників до 2040 року.
Підходить для цього:
Диверсифікація відновлюваних джерел енергії в Японії
Хоча перовскітні сонячні елементи є одним з основних напрямків енергетичної стратегії Японії, країна також інвестує в інші відновлювані джерела енергії для диверсифікації свого енергетичного балансу та підвищення енергетичної безпеки. Японія прагне стати водневим суспільством і з 2017 року дотримується водневої стратегії, яка також підтримує її мету декарбонізації до 2050 року. Уряд Японії планує інвестувати близько 15 трильйонів єн (приблизно 107 мільярдів доларів США) у ланцюжок створення вартості водню протягом 15 років.
Крім того, міністр охорони навколишнього середовища Шіндзіро Коїдзумі оголосив, що міністерство візьме на себе ініціативу у прискоренні розвитку геотермальної енергетики. Міністр адміністративної реформи Таро Коно оголосив про мету подвоїти кількість геотермальних електростанцій Японії до 2030 року. Очікується, що вигідні «зелені» тарифи та сприяння розвитку відновлюваної енергетики призведуть до збільшення кількості геотермальних проектів.
Крім того, Японія досліджує термоядерну енергетику як довгострокове джерело енергії. Країна співпрацює з ЄС та США для прискорення розвитку термоядерної енергетики, де ключову роль відіграють приватні інвестиції та співпраця. Наприкінці березня 2024 року 21 компанія заснувала Японську раду з питань термоядерної енергії – скорочено J-Fusion – з метою спільного розвитку технологій та стандартів.
Наслідки для глобального енергетичного переходу
Масштабні інвестиції Японії в перовскітні сонячні елементи можуть мати далекосяжні наслідки для світового енергетичного ландшафту. Якщо технологію буде успішно впроваджено в промислових масштабах, вона може слугувати моделлю для інших країн, особливо для густонаселених країн з обмеженим простором для традиційних сонячних електростанцій.
Уряд Японії впевнений, що його інвестиції в перовскітні сонячні елементи будуть успішними. Після забезпечення постачання на власний внутрішній ринок, Японія планує експортувати цю інноваційну технологію в інші країни, що може сприяти глобальному енергетичному переходу та зміцнити позиції Японії як технологічного лідера.
Розробка перовскітних сонячних елементів також є частиною ширшої стратегії Японії щодо відновлення технологічного лідерства в різних секторах. Окрім відновлюваних джерел енергії, Японія також значно інвестує в інші майбутні технології, такі як програмно-визначені транспортні засоби (SDV), з метою досягнення 30-відсоткової частки світового ринку до 2030 року.
Сонячний прогрес для енергетичного майбутнього Японії
Інвестиції Японії в перовскітні сонячні елементи знаменують собою вирішальний крок у трансформації її енергетичного ландшафту. Амбітні плани встановити потужність, еквівалентну 20 ядерним реакторам, до 2040 року демонструють впевненість країни в цій інноваційній технології та її внеску в енергетичний перехід.
Перовскітна технологія пропонує унікальні переваги завдяки своїй гнучкості, легкості та ефективності, особливо для такої густонаселеної країни, як Японія. Хоча проблеми щодо довговічності та вартості залишаються, постійний прогрес у дослідженнях та розробках демонструє, що ці перешкоди можна подолати. Стратегія поетапного впровадження, спрямована на виробництво гігават до 2030 року, закладає основу для амбітних довгострокових цілей.
Широке впровадження перовскітних сонячних елементів може не лише допомогти Японії досягти своїх кліматичних цілей та зменшити залежність від викопного палива та ядерної енергетики, але й відновити її позиції провідного постачальника сонячних технологій. Стратегічне використання вітчизняного виробництва йоду та значні державні інвестиції підкреслюють рішучість Японії досягти успіху в цій перспективній технології.
Завдяки такому комплексному підходу, що охоплює як технологічні інновації, так і економічну стратегію, Японія позиціонує себе як піонера у глобальному енергетичному переході та демонструє перспективний шлях до сталого виробництва енергії в майбутньому. Успіх цього плану може мати велике значення не лише для Японії, але й для глобальних зусиль щодо досягнення сталого енергетичного майбутнього.
Підходить для цього:
Ваш глобальний партнер з маркетингу та розвитку бізнесу
☑ Наша ділова мова - англійська чи німецька
☑ Нове: листування на вашій національній мові!
Konrad Wolfenstein
Я радий бути доступним вам та моїй команді як особистого консультанта.
Ви можете зв’язатися зі мною, заповнивши тут контактну форму або просто зателефонуйте мені за номером +49 89 674 804 (Мюнхен) . Моя електронна адреса: Вольфенштейн ∂ xpert.digital
Я з нетерпінням чекаю нашого спільного проекту.
